PDF《预估偏差法集合化台风路径概率预报》

24 h 警戒线内的 所有台风 (2017年台风资料留作验证) , 统计各台风 路径预报位置与实测位置之间的预报距离误差, 得 刘莹等: 预估偏差法集合化台风路径概率预报 3期 到台风落入概率相对于无量纲预报误差的经验分 布公式.然后以极坐标表示, 统计实测台风中心位 置相对于预估偏差法控制路径预报位置的空间位 置, 得到分方向细化的落入概率分布规律.以得出 的概率误差分布规律对

2017 年全年的台风进行后 报, 并与实际偏离位置进行比较, 发现二者有较好 的一致性.

2 预估偏差法简介 预估偏差法 (Error-Estimation Ensemble, EEE) 的核心思想是利用当前时刻和上一时刻的实测值 和预报值的线性延伸预估下一时刻的预估偏差[13] , 据此修正预报结果和权重赋值, 最后进行集合化合 成.其计算方法如图

1 所示, 利用当前时刻和前一 时刻的实测值、 预报值和下一时刻的预报值, 来推 求更接近真值的修正预报值. 图1 预估偏差示意图 各机构预报修正值利用预估偏差得到, 可用数 学表达式写为: P i = P 0i + k・e i (1) 式中: P i 为第 i 个机构修正预报位置矢量;

P 0i 为第i个机构原始预报值位置矢量;

k为经验参数;

e i 为第i个机构对应的预估偏差. 各机构修正预报值的权重同样利用该 预估偏 差 , 可写为: αi = 1/|e i| ∑ i =

1 N (1/|e i|) (2) 式中: αi 为第i个机构的权重系数;

N为参与集 合化计算的预报机构个数. 将得到的权重系数与对应机构的修正预报值 相乘, 最后将各机构的预报结果进行集合平均, 得 到集合化预报结果, 其计算公式如下: P e =∑ i =

1 N αiP i (3) 式中: P e 为基于预估偏差的集合预报结果, 也 称控制路径[13] . 在一次台风过程中, 各预报机构通常会不断更 新预报路径, 如间隔

6 h、

3 h、

1 h 等, 只要在某个时 刻, 所有参与集合化计算的预报机构都发布了路径 预报, 那么该时刻便可依据各预报机构的预报结果 进行预估偏差集合化预报工作, 由于预估偏差集合 化预报基本无计算机时的消耗, 在预报时效上可实 现与各预报机构的一致.

3 预估偏差控制路径误差分布 为了在控制路径的基础上进行概率预报, 利用 预估偏差法对 2012―2016 年期间历史台风进行后 报, 统计进入中国24 h警戒圈内的控制路径预报位 置与实际位置之间的预报误差, 进行误差距离概率 分布的统计. 3.1 气象资料 控制路径预报所采用的气象资料包括中国气 象局、 中国台湾气象局、 日本气象厅和美国气象局 2012―2016 年期间发布的台风路径预报资料和台 风路径实测资料.其中

2012、

2013、

2014、

2015、

2016 年分别有

25、

31、

23、

27、

26 次影响我国沿海的 台风过程.预报时效分别为24 h、

48 h和72 h, 每6 h 更新一次预报成果. 3.2 预报距离误差概率分布 首先, 利用预估偏差法对2012―2016年的历史 台风进行后报, 比较台风实测位置和预估偏差法控 制路径后报结果, 对进入中国24 h警戒圈内的台风 路径预报位置与实测位置之间的无量纲预报距离 误差进行统计.台风中心实测位置与预估偏差法 后报位置之间的距离用D表示, 各预报机构的预估

19 海洋预报36卷 偏差进行加权平均得到的平均误差用 De 表示, 则D/De 为无量纲预报误差, De 的表达式见式 (4) .对 每次预报时的无量纲预报距离误差进行概率分布 的统计分析, 即可得到台风落入概率相对于无量纲 预报误差的经验分布. De =∑ i =